No.71 经济基础决定上层建筑，好芯片构建好音质——模拟芯片龙头德州仪器的D类音频放大器TAS6424-Q1

在文娱生活愈加丰富的现时今日，在行驶途中，打开车载音响听听喜爱的音乐，或是直接打开收音机收听不同频段的电台节目，都是行车途中不可或缺的部分。如此看来，汽车是否搭载优秀的音响系统，成为了消费者选购车辆时的重要指标。

而如何让汽车拥有出色的音响主机呢？那就得请出本篇文章的主人公——TAS6424-Q1 D类音频放大器来大显神通了。

TAS6424-Q1功能介绍

由德州仪器（Texas Instruments）公司出产的TAS6424-Q1 D类音频放大器是一款四通道数字输入D类音频放大器，设计用于汽车音响主机和外部放大器模块。

TAS6424-Q1实现了2.1MHz PWM开关频率，且针对启停事件在低至4.5V的电压下全面运行，并可在高达40kHz的音频带宽下提供出色的音质。

与传统的线性放大器解决方案相比，D类拓扑技术显著提高了器件效率。输出开关频率可以设置为高于AM段或低于AM段。高于AM段可消除AM段干扰，降低了输出滤波和成本。低于AM段使设计人员可以优化效率。4.5V至26.4V的宽电源电压范围有助于将启停应用中的音频失真降至最低程度，TAS6424-Q1也因此被众多设计人员所青睐。

下图为TAS6424-Q1功能模块示意图。

（图源：芯片规格书）

平台的设计组工程师基于芯片规格书和项目经验，识别出多晶层概貌图中的关键IP模块。比如工程师识别出了本芯片的四通道结构，并作了相应标注如下 。

芯片的多晶层概貌图（图源：IPBrain集成电路大数据平台）

这是一款工艺节点为220nm的芯片，而且还有DMOS器件，得选BCD工艺来做，国内对应的生产线基本很少。要做对标的产品，通常可以选择180nm的BCD工艺线。

从上图可以看出，4个通道基本占据了芯片快三分之二的面积，左下角是一块数字电路，对应规格书中的Digital Core模块，通常是某些算法和协议。

主要技术特点

• 高级负载诊断:无输入时钟运行,AC诊断功能，通过阻抗和相位响应实现高频扬声器检测

• 轻松满足CISPR 25-L5 EMC规范

• 符合汽车应用标准

• 四通道音频输入/输出

• 电路保护，夹紧测试和过热警告

• 负载诊断：输出开路和短路负载，输出至电池或接地短路，线路输出检测高达6kΩ， 主机独立操作，灵活生产线测试的可编程性

TAS6424-Q1具有内置负载诊断功能，用于检测和诊断误接的输出， 以及检测交流耦合的高频扬声器，以帮助缩短制造过程中的测试时间。该器件提供四个通道，在14.4V电源电压条件下，能够以10% THD+N为4Ω负载提供27W功率，以及以10% THD+N为2Ω负载提供45W功率。

分析细节展示

关于DMOS的原理，平台君从《模拟电路版图的艺术》为大家截取了一段解释，有兴趣的读者可以来围观一下。

环形DMOS的砷和硼注入确定了器件的源区和背栅，封闭的N阱作为其漂移区。与背栅接触的塞状P+区由PSD注入构成，它的外边缘是DMOS注入的内边缘。非本征漏区由包围晶体管的NSD环组成。NMoat和DMOS图形之间的距离决定了漂移区的宽度。在漂移区的上方，多晶硅栅与厚场氧化层交叠形成场释放结构，使得晶体管可以承受大的漏栅压降而无须厚的栅氧化层。

应用速览

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